无线网状网通信安全技术研究

论文摘要

无线网状网（Wireless Mesh Networks，WMN）是一种动态自组织和自配置的网络。WMN作为Internet在无线方面的扩展和延伸，既具有无线网络的特征，又具有多跳、自组织、配置灵活等特性。但由于WMN缺乏明确的网络边界防线，每个网络节点都可能受到直接或间接的攻击，网络通信安全非常难以保障。在WMN逐步进入我们的生活并展开大规模应用之时，如何保障用户在WMN网络环境下的通信安全成为了一个不容忽视，必须妥善解决的关键性问题。本论文针对上述问题，以WMN通信安全为主要研究对象，学习和总结了WMN通信安全技术的发展现状和未来趋势，在借鉴传统网络安全机制的基础上，结合WMN的固有特点，在不增加任何额外的硬件设备的情况下，对如何保障WMN通信安全进行了创新性和探索性研究。主要内容为：（1）详细研究了WMN网络通信安全架构，提出了一种新的基于非相关多径路由的安全通信机制MSC （Multi-path based Secure Communication），用于提高WMN网络通信的安全性；（2）详细研究了WMN网络环境下的非相关多径路由寻找技术，提出了一种新的基于DSR路由协议改进的EDSR多径路由寻找算法，为网络节点提供非相关多径路由；（3）详细研究了WMN网络环境下的安全密钥交换算法，提出了一种新的基于非相关多径或单径路由进行的安全密钥交换算法，为网络通信节点分发会话密钥；（4）详细研究了WMN网络环境下的网络信任评估机制，提出了一种新的以不确定性度量极小化原理为基础建立的信任评估模型，为网络节点路由选择提供依据；（5）研究了WMN网络环境下的网络激励机制，提出了一种新的基于有限理性博弈的激励算法，通过网络节点间的有限理性博弈，促使网络节点在网络活动过程中采取正确的网络行为；（6）研究了WMN网络通信异常监测技术，提出了一种新的基于中间件技术构建网络通信异常监测机制，用于协助网络管理和维护，发现网络异常。MSC机制在WMN网络全局范围内应用基于有限理性博弈的激励机制，通过严厉的惩罚策略激励网络节点正常提供网络服务。当网络节点存在通信需求时，源节点利用非相关多径路由发现算法，寻找出它与目的节点间存在的多条路由，并通过基于不确定性度量极小化的信任评估机制对路由可靠性进行评估，根据评估结果选出符合安全设置的路由，然后利用基于单径或多径路由的安全密钥交换机制与目的节点生成会话密钥，加密通信信息，尽可能保障网络通信的安全。此外，MSC机制还通过代理对网络通信进行监测，及时发现网络异常。仿真实验表明，MSC安全通信机制能有效提高网络通信的可靠性，降低网络通信的安全风险。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 WMN简介
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 国内外研究现状
• 1.2.2 相关标准
• 1.2.3 市场前景展望
• 1.2.4 研究热点
• 1.3 WMN通信安全的若干问题
• 1.4 论文主要工作和贡献
• 1.5 论文结构
• 第二章 基于非相关多径路由的安全通信机制MSC
• 2.1 引言
• 2.2 相关工作
• 2.2.1 身份认证
• 2.2.2 通信加密
• 2.2.3 信任评估
• 2.2.4 入侵检测
• 2.2.5 匿名通信
• 2.3 安全通信机制MSC
• 2.3.1 非相关多径路由发现算法
• 2.3.2 基于多径路由的安全密钥交换
• 2.3.3 基于不确定性极小化的信任评估
• 2.3.4 基于有限理性博弈的激励机制
• 2.3.5 网络通信异常监测
• 2.4 MSC机制仿真与性能分析
• 2.4.1 仿真实验环境
• 2.4.2 实验结果及其分析
• 2.5 本章小节
• 第三章 WMN非相关多径路由发现算法
• 3.1 引言
• 3.2 相关工作
• 3.3 非相关多径路由发现算法
• 3.3.1 DSR路由协议
• 3.3.2 基于DSR的非相关多径路由发现算法
• 3.4 仿真实验
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于多径路由的安全密钥交换机制
• 4.1 引言
• 4.2 相关工作
• 4.3 安全密钥交换机制
• 4.3.1 第一次密钥交换
• 4.3.2 第二次密钥交换
• 4.3.3 密钥交换机制安全性分析
• 4.3.4 离线身份认证机制
• 4.3.5 基于离线认证的安全密钥交换
• 4.4 启发式风险规避机制
• 4.4.1 节点可信度评估
• 4.4.2 启发式路由选择
• 4.5 仿真实验
• 4.6 本章小结
• 第五章 基于不确定性度量极小化的信任评估
• 5.1 引言
• 5.2 相关工作
• 5.3 不确定性极小化度量信任模型
• 5.3.1 直接信任评估
• 5.3.2 推荐信任评估
• 5.4 仿真实验
• 5.5 本章小结
• 第六章 基于有限理性博弈的激励机制
• 6.1 引言
• 6.2 相关工作
• 6.3 有限理性博弈激励机制
• 6.3.1 激励模型
• 6.3.2 博弈状态机
• 6.4 仿真实验
• 6.5 本章小结
• 第七章 基于代理的网络通信异常监测
• 7.1 引言
• 7.2 相关工作
• 7.3 网络通信异常监测
• 7.3.1 监测代理分配算法
• 7.3.2 监测代理结构
• 7.4 本章小结
• 第八章 总结
• 8.1 研究总结
• 8.2 未来展望
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、攻博期间发表论文、科研工作和获奖情况